[发明专利]一种环状碳酸酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种环状碳酸酯的制备方法，属于有机催化合成技术领域，采用有机强碱与方酰胺反应制备方酰胺阴离子催化剂，方酰胺阴离子催化剂催化环氧化物与二氧化碳发生环加成反应得到环状碳酸酯。该方法所用催化剂不含金属和卤素、易得、具有良好的化学稳定性且催化效率更高。

技术领域

本发明属于有机催化合成技术领域，具体涉及一种利用环状氧化物固定二氧化碳制备环状碳酸酯的方法。

背景技术

环状碳酸酯，是一种可以利用大气中的二氧化碳合成的增值产品，可作为精细化学合成的中间体、非质子极性溶剂、锂离子电池的电解质、聚合反应的单体以及许多化学物质和药物的中间体。然而，由于二氧化碳固有的稳定性，该反应需要能够同时激活二氧化碳和环氧化物的催化剂。传统的催化剂通常需要高温、高压和高纯的二氧化碳，而且金属催化剂催化得到的碳酸酯产物容易有金属残留，限制了其在生物医药和微电子领域的应用。最近，有机催化剂因为其能耗小、环境友好的特点在该领域越来越受关注，并被视为是金属基催化剂的替代品。

在已报道的催化环状氧化物固定二氧化碳合成环状碳酸酯的有机催化剂中，大多通过卤素离子进攻环氧化物使其开环，再与二氧化碳加成得到环状碳酸酯。因为反应中有卤素离子参与，对一般的金属材质有腐蚀性，不利于工业应用，对环境也存在不利的影响。但是，就目前来讲，无金属、无卤素的催化剂的报道相对较少，也因此受到了越来越多的关注。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可以在相对温和的条件下由二氧化碳和环氧化物合成环状碳酸酯的方法，该方法所用催化剂不含金属和卤素、易得、具有良好的化学稳定性且催化效率更高，得到的环状碳酸酯在食品包装、生物医药和微电子领域有很大的应用潜力。

本发明合成了一种包含三个氢键的方酰胺，并利用有机强碱拔去其酸性最强的质子，得到一种双官能方酰胺阴离子催化剂，其可以有效地催化环氧化物和二氧化碳合成得到环状碳酸酯。所述的方酰胺结构如式I所示：

n为0或1；

R₁选自碳原子数1–6的含支链或不含支链的烷基、单取代或多取代的苯基、单取代或多取代的苄基；所述的单取代或双取代为氟基、甲氧基、三氟甲基；

所述的有机强碱选自DBU、DABCO、MTBD、TBD、BEMP、BTPP、t-BuP₂、t-BuP₄等。

上述所述的碱，DBU为1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、DABCO为1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、DIEA为N,N-二异丙基乙胺、TMEDA为四甲基乙二胺；

DBU、MTBD、TBD、BTPP、t-BuP₂和t-BuP₄结构式分别为：

所述的环氧化物选自式II的结构：

R₂、R₃选自氢、具有1～4个碳原子的支链或直链烷基、烯丁基、苯基、卤素或烷基取代的苯基、氯或溴取代的烷基、R₄-O-CH₂-，所述的R₄选自苯基、被1～3个碳原子的烷基取代的苯基、烯丙基或1～4个碳原子的支链或直链的烷基。

优选的，所述的R₁选自无取代的苄基，n为1；

所述的R₂和R₃选自氢、正丁基、卤代甲基、苯基、卤代苯基，R₄-O-CH₂-、所述的R₄选自苯基、甲苯基、烯丙基，叔丁基或甲基。

优选的，式I所述的方酰胺选自如下结构：